將具有低粉塵高堆積密度性能的顆粒狀型月桂酸硫酸鈉(SLS)用于牙膏發(fā)泡劑用途的新方案

趙姍姍 池田誠

(黑龍江省輕工科學(xué)研究院,哈爾濱 150010)(PT Kao Indonesia Chemicals 營業(yè)部)

月桂酸硫酸鈉(Sodium Lauryl Sulfate,通稱SLS)是一種陰離子型表面活性劑。化學(xué)式NaC12H25SO4,CAS注冊號151-21-3。在牙膏行業(yè)被廣泛用作發(fā)泡劑。SLS根據(jù)形狀可大致分為粉末型、針狀型、顆粒狀型,牙膏主要使用粉末型SLS。另一方面,近年來粉末型SLS在作業(yè)過程中產(chǎn)生粉塵的問題開始受到重視,微粒粉體飄在空中,存在接觸到眼睛或皮膚后引發(fā)炎癥、或者吸入體內(nèi)損害健康的風(fēng)險。而過去生產(chǎn)牙膏極少用到的顆粒狀型SLS有可能解決產(chǎn)生粉塵的問題,下面將其物理性質(zhì)與粉末型進行對比介紹,同時還將介紹使用顆粒狀型時的其他優(yōu)勢(高裝載效率、易溶解性)。

1 實驗材料/方法

1.1 實驗材料

顆粒狀型SLS:Kao CP-G5, Kao CP-G3

粉末型SLS:Kao EMAL 10P HD

以下表1列出了各種規(guī)格。

表1 Kao SLS產(chǎn)品例

圖1為各產(chǎn)品在顯微鏡下拍攝的外觀照片(放大30倍)。

圖1 Kao SLS產(chǎn)品在顯微鏡下拍攝的照片

1.2 實驗方法

1.2.1 粉塵評估(傾倒法)

使用顆粒狀型、粉末型SLS各20g,采用傾倒法倒入玻璃燒杯中,通過肉眼觀察粉塵的產(chǎn)生情況。

1.2.2 粉塵評估(定量評估)

準(zhǔn)備顆粒狀型、粉末型SLS各50g,使用Digital Dust Indicator LD-3K2(柴田科學(xué)株式會社制)定量測量單位體積的粉塵量。

1.2.3 根據(jù)堆積密度差估算運輸產(chǎn)品時的裝載數(shù)量

顆粒狀型的堆積密度大于粉末型,粉末型約為460kg/m3,顆粒狀型平均約為750kg/m3。選用顆粒狀型時,利用該差值有望提高保管運輸時的空間利用率。因此,對單位空間的裝載量進行了估算。例如,對保管時單個托盤(假設(shè)面積1,100mm×1,100mm,使用包括中國在內(nèi)的亞洲地區(qū)標(biāo)準(zhǔn),高度1,200mm)能夠裝載的數(shù)量進行估算。

1.2.4 溶解性評估

準(zhǔn)備顆粒狀型、粉末型SLS各50g,在25℃、攪拌轉(zhuǎn)速600rpm的條件下將其溶解到950g水中(濃度5%),測量完全溶解所需的時間。

2 評估結(jié)果

2.1 粉塵評估(傾倒法)

粉末型如下圖(圖2. 右側(cè))所示,燒杯內(nèi)外飄有大量粉塵,而顆粒狀型完全沒有粉塵產(chǎn)生。

圖2 傾倒評估對比

2.2 粉塵評估(定量評估)

粉末型單位面積的粉塵量約為16,800cpm,而顆粒狀型一律為低值,最大約為320～460cpm(圖3.)。由此可見,顆粒狀型產(chǎn)生的粉塵量約為粉末型的1/37～1/57,可大幅降低因吸入粉塵而損害健康的風(fēng)險。

圖3 粉塵產(chǎn)生程度的定量對比

2.3 根據(jù)堆積密度差估算運輸產(chǎn)品時的裝載數(shù)量

對單個托盤能夠裝載的量進行估算,顆粒狀型為720kg/托盤(計算方法:20kg/袋規(guī)格×4袋/層×9層/托盤=720kg),粉末型為600kg(25kg/袋規(guī)格×4袋/層×6層/托盤=600kg)(圖4)。由此可見,顆粒狀型的堆積密度較高,就越能實現(xiàn)高效保管。

圖4 堆積密度差的裝載數(shù)量對比

2.4 溶解性評估

確認溶解性后的結(jié)果如圖5所示,顆粒狀型EMAL 10G完全溶解需要2.2min,EMAL 10G-3需要1.2min。而粉末型(EMAL 10P HD)完全溶解需要3.2min,在該評估條件下顆粒狀型的溶解性更好。

圖5 溶解性對比

3 結(jié)論

將干燥SLS用于牙膏發(fā)泡劑用途廣為人知,過去粉末型得到廣泛使用,但本研究重新提出了一種顆粒狀型。將兩者進行對比后證實,顆粒狀型在①粉塵發(fā)生量、②堆積密度方面比粉末型更具優(yōu)勢。而且在③水溶性方面,在適當(dāng)條件下比粉末型性能更佳。①粉塵產(chǎn)生量低,可降低損害健康的風(fēng)險;②高堆積密度可提高保管時庫存空間的利用率;③適當(dāng)條件下水溶性好,有望提高作業(yè)性能。

而且粉末型呈粉末狀,容易結(jié)塊,顆粒狀型則沒有這種問題。顆粒狀型利用不易結(jié)塊的性能,在包裝形態(tài)方面更具選擇性。例如,使用柔性集裝袋可實現(xiàn)700kg等大容量包裝。過去包裝主要是使用小計量單位的紙質(zhì)包裝材料,而使用柔性集裝袋后有望減少因此產(chǎn)生的廢棄物。

綜上所述,顆粒狀型SLS與粉末型相比,從作業(yè)性乃至經(jīng)濟性的角度出發(fā),對現(xiàn)場作業(yè)人員的健康和環(huán)境都更加友好,可用作一種有效的牙膏原料。